[发明专利]一种基于光开关切换的激光光线偏折效应校正装置

说明书

本发明设计了一种基于光开关切换的激光光线偏折效应校正装置，所用元件包括：二选一光开关、可见光激光器、可调谐二极管激光器、光电探测器。通过以下步骤实现激光光线偏折效应校正：通过控制可见光激光器和可调谐二极管激光器，将激光信号的波形调制成频率、相位相同的三角波，分别称为校准光与测试光，两束激光通过光纤进入二选一光开关；二选一光开关在校准光与测试光之间高速切换，两路激光信号交替从光开关出射，穿过温度场，被单个光电探测器接收；对比校准光的期望光强与实测光强，得到光线偏折效应造成的光强波动系数曲线；利用该系数曲线修正测试光，得到测试光由于吸收衰减之后的光强值，从而校正了光线偏折效应的影响。本发明利用光开关实现了对光线偏折效应的有效修正，在激光吸收光谱领域有重要的使用价值和广阔的应用前景。

(一)技术领域

本发明涉及一种基于光开关切换的激光光线偏折效应校正装置，具体涉及利用光开关切换校准光与测试光，利用校准光校正测试光，从而解决在激光吸收光谱温度测量过程中遇到的光线偏折问题。

(二)背景技术

燃烧温度场的精确测量对于航空、航天发动机设计、锅炉燃烧效率优化等领域有非常重要的意义。为了对温度场进行测量，研究者提出了许多接触、非接触式温度测试方法，接触式方法主要包括热电偶法、燃气分析法等，非接触式测量主要包括声学法、光谱法等。热电偶法响应速度慢，测温上限难以满足技术发展的需求；燃气分析法需要对燃烧场进行取样，然后进行离线分析，因此无法获取实时数据；声学法受到燃烧场内颗粒浓度、气流等干扰因素影响较大，抗干扰能力较差。光谱法有效回避了上述缺点，引起研究者的广泛重视与深入研究。光谱法主要包括激光诱导荧光法、相干反斯托克斯拉曼散射光谱法、激光吸收光谱法等。其中，基于激光吸收光谱的温度测量方法具有结构简单、造价相对低廉、可靠性高等优点，被广泛应用于燃烧温度场测量当中，具有广阔的发展前景和应用空间。

利用激光吸收光谱实现温度场测量的原理是：可调谐二极管激光器发射红外测试光，通过控制可调谐二极管激光器可以实现对特征气体吸收谱线的扫描。红外测试光穿过燃烧温度场并被位于燃烧温度场另一端的光电探测器接收。通过分析探测器测得的光强信号可以得到特征气体谱线吸收情况，即不同波长激光的光强衰减，从而计算出特征气体参数，实现燃烧温度场的测量。因此，如何精确获得光强衰减是激光吸收光谱测量的关键。